Les manuels libres

Enseignement scientifique - Première

Les manuels libres
Enseignement scientifique - Première
______
Une longue histoire de la matière

Un niveau d'organisation : les éléments chimiques

La matière qui nous entoure s'est constituée depuis le Big Bang, à partir essentiellement d'hydrogène et d'hélium. Ces éléments ont conduit à une diversité d'éléments grâce aux transformations de leurs noyaux. Ils sont à la base de la formation d'unités, plus ou moins complexes.
Ce chapitre est l'occasion d'étudier la radioactivité pour comprendre l'apparition de nouveaux éléments mais également pour se saisir d'enjeux sociétaux comme la gestion des déchets nucléaires.
______
Avant de commencer
______
Découvrir

La radioactivité

De sa découverte fortuite par Henri Becquerel à la maîtrise de ses applications dans la médecine, l'industrie et l'énergie, la radioactivité a révolutionné notre compréhension du monde et ouvert la voie à des avancées technologiques majeures.

Qu’est-ce que la radioactivité et quels sont les enjeux de ce phénomène ?
______
Retenir et appliquer

Les édifices ordonnés : les cristaux

Ce chapitre aborde l'état cristallin de la matière et permet d'en appréhender les propriétés macroscopiques qui en découlent. Vous découvrirez que cette structure cristalline compose aussi bien des minéraux que des organismes biologiques. Croyances et savoirs scientifiques autour des cristaux sont souvent confondus dans nos sociétés actuelles d'où l'importance de connaître comment la science fonctionne.
______
Avant de commencer
______
Découvrir

Structure et propriétés des cristaux

Les cristaux réputés pour leurs prétendus pouvoirs de guérison ont suscité un intérêt mondial, offrant un espoir de remède à divers maux. Cependant, cette perception est souvent entourée de controverses quant à leur efficacité réelle et à l'éthique de leur commercialisation.
Les cristaux ont-ils réellement des pouvoirs de guérison ou s'agit-il d'une supercherie ?

Ces cristaux qui nous entourent

Les cristaux sont omniprésents, et certains se trouvent même... au sein des organismes vivants !
Comment pouvons-nous explorer la diversité des cristaux qui nous entourent ?
______
Retenir et appliquer

Une structure complexe : la cellule vivante

La cellule, unité fondamentale du vivant, est une structure microscopique complexe. C'est l'unité structurelle et fonctionnelle de tout organisme vivant. Dotée d'une membrane plasmique sélective, elle contient, chez les eucaryotes, des organites spécialisés qui réalisent diverses fonctions lui permettant de se maintenir, de se reproduire et d'interagir avec son environnement.
______
Avant de commencer
______
Découvrir

Le concept de cellule et la théorie cellulaire

La cellule, unité fondamentale de la vie, constitue la structure et la fonction de tous les organismes vivants. La théorie cellulaire, développée au XIXe siècle, stipule que tous les êtres vivants sont composés de cellules, que la cellule est l'unité de base de la vie, et que toutes les cellules proviennent de cellules préexistantes. Cette théorie révolutionnaire a transformé notre compréhension de la biologie, en soulignant l'importance des cellules dans la croissance, le développement et le fonctionnement des organismes.

Le fonctionnement de la cellule

La cellule est délimitée de son environnement par une membrane plasmique. Cependant, elle doit pouvoir échanger avec son environnement afin de recevoir les nutriments nécessaires à son métabolisme et afin d'éliminer les déchets qu'elle produit.

La place des virus

Si les cellules sont définies comme les unités de base de la vie, comment catégoriser les virus qui n'ont pas de structure cellulaire ni de métabolisme autonome ?
______
Introduction
______
Activité

Cycle de réplication d'un virus

______
Retenir et appliquer
______
Le Soleil, notre source d'énergie

Le rayonnement solaire

La Terre reçoit l’essentiel de son énergie du Soleil. Pour comprendre l'influence de cette énergie sur notre planète à l'échelle globale, il faut tout d'abord étudier comment le Soleil produit et transmet cette énergie. De plus, comment expliquer qu'à une échelle locale, l'énergie reçue du Soleil n'est pas constante ?
______
Avant de commencer
______
Découvrir

Tout tourne autour du Soleil !

La Terre reçoit l’essentiel de son énergie du Soleil, indispensable au monde vivant. Cette partie permet d’explorer les spécificités d’une étoile, comme le Soleil, pour mieux comprendre l’origine de l’énergie reçue sur Terre.

Installation de panneaux photovoltaïques

Pour mieux appréhender les paramètres dont dépend la puissance reçue du Soleil, l'étude de la pose de panneaux photovoltaïques offre un contexte authentique, facilement transposable et exploitable dans le cadre de problématiques soulevées par la transition écologique.
______
Retenir et appliquer

Le bilan radiatif terrestre

Dans des contextes variés, ce chapitre aborde le bilan radiatif de la Terre, essentiel à la compréhension de l'évolution climatique qui sera étudiée l'année prochaine. La Terre est le siège d'un équilibre radiatif entre le rayonnement solaire qu'elle reçoit et le rayonnement qu'elle émet elle-même. Vous étudierez quelques facteurs comme l'albédo ou l'effet de serre qui influencent cet équilibre.
______
Avant de commencer
______
Découvrir

Voyage dans les Cyclades

Pourquoi peindre les bâtiments en blanc pourrait avoir une influence sur le climat ?
La question est posée dans cette partie, et dans ce contexte, elle permet d'introduire l'un des facteurs clefs, l'albédo, essentiel à la compréhension de l'équilibre radiatif de la Terre.

Volcans et climat

L'équilibre radiatif de la Terre n'est pas figé. Des facteurs peuvent influer sur cet équilibre comme l'albédo ou l'effet de serre, qui eux-même peuvent être affectés par des activités naturelles ou humaines. Une des conséquences est l'évolution de la température moyenne de la surface de la Terre. On parle alors d'équilibre dynamique.
Dans cette partie, on s'intéresse à l'impact des éruptions volcaniques sur cet équilibre.
______
Retenir et appliquer

L'énergie nécessaire aux êtres vivants

L'énergie transférée par le Soleil est indispensable au monde vivant.
______
Avant de commencer
______
Découvrir

Photosynthèse, conversion biologique d'énergie solaire

De la photosynthèse résulte de l'énergie nécessaire aux organismes chlorophylliens à partir de l'énergie solaire pour produire de la matière organique : elle est donc essentielle à la nutrition de presque l'ensemble des formes de vie sur Terre.
Comment s'est construit ce savoir ?
______
Introduction
______
Activités

Photosynthèse et nutrition des êtres vivants

Comprendre l'importance de la photosynthèse c'est aussi comprendre ses effets. L'exemple de la diminution du nombre de baleines est étudiée dans cette partie.

Équilibre alimentaire et santé humaine

La photosynthèse produit de la matière organique qui permet la nutrition des hommes. Au-delà du simple apport de matière organique, il est essentiel de connaître l'apport énergétique des aliments pour être en bonne santé et éviter in fine des déséquilibres alimentaires.
______
Retenir et appliquer

Une diversité de sources d’énergie utilisables par l’humanité

L'énergie transférée par le Soleil est à l'origine de nombreuses sources d'énergie utilisables par l'être humain.
______
Avant de commencer
______
Découvrir

Énergie solaire et combustibles fossiles

Les combustibles fossiles sont des combustibles riches en carbone. Il s'agit du pétrole, du charbon et du gaz naturel. En 2021, 80 % de l'énergie primaire consommée dans le monde est issue d'un combustible fossile.

Utiliser un combustible fossile, c'est utiliser de l'énergie solaire passée. Quel est le fondement de cette affirmation ?

Les enjeux de la transition énergétique

Le gouvernement a annoncé une hausse des tarifs réglementés de l'électricité à partir du 1er février 2024. La fin progressive du bouclier tarifaire est prévue en février 2025. La gestion du coût de l'énergie est au cœur des préoccupations des citoyens français. La transition énergétique devient un enjeu majeur pour les politiques à venir. Afin d'effectuer des choix pertinents, il est nécessaire de s'appuyer sur des connaissances et des modèles établies par des scientifiques.
______
Retenir et appliquer
______
La Terre, un astre singulier

La forme de la Terre

La description de la Terre, par sa forme ou ses dimensions, a été depuis toujours l'objet de théories et de représentations chez les hommes. Il aura fallu un long cheminement pour y parvenir grâce notamment au développement des sciences et des technologies. La définition du mètre en est un exemple. Ce savoir est essentiel à la mesure précise de distances, comme celle reliant deux points sur la Terre à partir d'un système d'information géographique.
______
Avant de commencer
______
Découvrir

Le mètre et le Système international

Depuis l'Antiquité, l'être humain cherche à mesurer ce qui l'entoure, que ce soit les objets de taille moyenne, comme une maison, ou bien des objets bien plus volumineux, comme notre planète Terre. Il faudra attendre des siècles avant que le système métrique soit développé.

Bon vol !

Le vol Paris-Montréal dure en moyenne 7h30. Il permet de relier deux continents : le continent européen et le continent nord-américain. Mesurer la distance entre ces deux villes n'est pas si aisé.
______
Retenir et appliquer

L'histoire de l'âge de la Terre

S'intéresser à l'âge de la Terre, c'est se confronter à diverses croyances. Effectivement, cet âge est d'un autre ordre de grandeur que celui de la vie humaine.
Ce chapitre est l'occasion de comprendre comment un savoir scientifique se construit au fil d'arguments, de théories ou de controverses.
______
Avant de commencer
______
Découvrir

Croyances et méthodes scientifiques

Depuis la Grèce antique jusqu'à nos jours, les humains se sont intéressés à l'âge de leur planète. Si pendant des siècles ce sont les mythologies et les religions qui ont prédominé dans leur approche de l'ordre de grandeur de cet âge, c'est à partir du XVIIe siècle que les sciences commencent à en percer réellement le secret. Des arguments nombreux et variés, s'appuyant sur l'observation du réel et ses phénomènes, se sont succédé et ont permis progressivement d'élucider avec précision cette question. Il est de nos jours admis que la Terre a 4,57 milliards d'années.

Radioactivité et âge de la Terre

L'utilisation des découvertes concernant la présence d'éléments radioactifs dans l'environnement et notamment dans la constitution des roches a permis de déterminer avec précision l'âge de la Terre.
______
Retenir et appliquer

La Terre dans l'Univers

Si des siècles d'observations empiriques (à l'œil nu ou à l'aide d'instruments de mesures imprécis) et de croyances ont maintenu une vision géocentrique de l'Univers, c'est avec la révolution copernicienne que la Terre a abandonné sa place centrale dans l'Univers pour ne devenir qu'une simple planète gravitant autour de son étoile, le Soleil.
La construction de ce savoir scientifique concernant les mouvements de la Terre a été jalonnée de célèbres et violentes controverses illustrant les difficultés à parvenir à un consensus scientifique.
L'amélioration considérable de la précision des instruments de mesures et d'observation constitue un élément indissociable de cette construction.
______
Avant de commencer
______
Découvrir

Histoire du mouvement de la Terre

La représentation du système solaire s’est construite pour rendre compte des mouvements des astres observables depuis la Terre : le Soleil et la Lune, mais aussi les étoiles dites « fixes », ainsi que les planètes du système solaire. Elle n’a pas toujours été telle que nous la connaissons aujourd’hui, mais comment s’est-elle construite ?

La Lune sous différentes facettes

Chacun a pu remarquer en levant les yeux au ciel que de nuit en nuit, la partie visible de la Lune changeait. Malgré ce changement, elle ne montre qu’une seule face à la Terre.
______
Introduction
______
Activité

Les mouvements de la Lune

L'eau liquide, une particularité terrestre ?

L'eau présente à la surface de notre planète peut se trouver sous les trois états de la matière : liquide, solide ou gazeux.
Mais c'est seulement grâce à sa forme liquide que la vie a pu voir le jour. En effet, l'eau liquide constitue un solvant indispensable à la réalisation de nombreuses réactions chimiques ayant lieu dans les cellules, unités fondamentales du vivant.
______
Retenir et appliquer
______
Son, musique et audition

Son et musique

Définir et caractériser un son relèvent bel et bien de la physique : on parlera de signal ou d'onde sonore audible par l'homme. Nous sommes à la fois le réceptacle et l'auteur de sons. En combinant les sons de manière harmonieuse, nous pouvons en faire de la musique.
______
Avant de commencer
______
Découvrir

Identité du son

Notre quotidien est rempli de sons : les notifications, les musiques, les voix, les bruits... Nous sommes pourtant capables d'identifier facilement tous ceux que nous connaissons. Cela ne peut s'expliquer que par le fait que chaque son possède ses propres caractéristiques. Quelles sont donc les caractéristiques qui permettent d'identifier un son ?
______
Retenir et appliquer

Je m'entraîne

Le son, une information à coder

Désormais, il est possible d'enregistrer numériquement un son grâce à des convertisseurs. Le signal sonore est alors « numérique » : il peut être stocké et diffusé. Ainsi, au regard des tailles importantes de fichiers audio, la compression s'avère indispensable.
Ce chapitre donne des éléments de compréhension de la numérisation et de la compression, essentiels pour appréhender les enjeux énergétiques ou encore l'économie de la musique dans notre société actuelle.
______
Avant de commencer
______
Découvrir

Numérisation d'un son

Les signaux sonores sont caractérisés par des vibrations qui sont continues dans le temps. Les ordinateurs sont des dispositifs qui traitent des données : des suites de nombres. Il est donc nécessaire de numériser les signaux sonores afin que les informations transmises par ces derniers puissent être exploitées par les ordinateurs.

Comment numériser un son ?

Enjeux énergétiques de la numérisation

La compression audio est largement utilisée dans divers domaines, de la diffusion en continu sur Internet à la production musicale professionnelle.

Qu'est-ce que la compression audio et en quoi est-elle essentielle dans le domaine de la musique et de la diffusion sonore ?
______
Retenir et appliquer

Je fais le bilan

Construire un bilan sous la forme de textes - Aides

Entendre et protéger son audition

Les sons perçus sont interprétés par le cerveau qui génère des émotions chez l'homme, mais comment cela est-il possible ?
Comprendre comment l'oreille fonctionne permet aussi de se protéger en conscience. Effectivement, un son trop intense peut altérer définitivement la fonction auditive humaine.
______
Avant de commencer
______
Découvrir

Capter les sons

Quand on n'entend pas un son, le réflexe est souvent d'en augmenter le niveau d'intensité sonore : on « parle plus fort », on « augmente le volume », on « joue plus fort » de son instrument, etc.
Cela peut-il toujours régler le problème ?

Du son à l'émotion

Une chanteuse lyrique entonne un air célèbre. Aussitôt, les larmes montent aux yeux de certains spectateurs présents dans la salle.
Quel est le trajet du son, depuis sa source jusqu'à l'émotion qu'il procure ?
______
Introduction
______
Activités

À l'intérieur de l'oreille : les cellules ciliées

Les émotions générées par un son

______
Documents

Extraits sonores

L'étude de Stefan Koelsch, Stavros Skouras et al. portait sur 18 individus auxquels on a fait écouter différents extraits musicaux, choisis pour leur connotation émotionnelle.

Ils ont enregistré les zones du cerveau qui s'activaient à l'écoute de ces extraits sonores pour chercher à comprendre le lien entre un morceau musical et l'émotion qu'il peut provoquer.
______
Analyse des documents

Alors là, c'est trop fort !

« Baisse le son de tes enceintes ! », « N'écoute pas ta musique trop fort avec ton casque ! », « Attention, on va passer près de ce marteau-piqueur, bouche-toi les oreilles ! ». Tous ces conseils sont-ils bien nécessaires ? Quelles sont les conséquences d'une exposition à un son de niveau d'intensité sonore trop important ?
______
Introduction
______
Activités

Diagnostiquer le niveau de perte auditive

Comprendre l'effet des sons de trop grande intensité

______
Retenir et appliquer
______
Ressources transversales

Projet expérimental et numérique

La qualité de l'air - Un exemple de projet

Ci-dessous un exemple de projet sur la qualité de l'air. Le choix des capteurs et des paramètres mesurables est laissé à l'appréciation de chacun. Vous trouverez dans ce projet des exemples de programmes pour des cartes microcontrôleurs micro:bit. Ces programmes sont adaptables à d'autres capteurs et transférables à d'autres cartes microcontrôleurs, comme la carte Arduino.
______
Introduction
______
Étapes du projet

Étape 1 : présentation du projet et choix de la stratégie

Durée conseillée : 2 h.
______
Documents

Politiques publiques pour réduire la pollution de l'air

______
Analyse des documents

Étape 6 : communication des résultats

Durée conseillée : 2 h.

Grand Oral

Pour préparer le Grand Oral du baccalauréat, une proposition de travail collaboratif : des oraux en groupe.
______
Annexes
______

Source : https://lesmanuelslibres.region-academique-idf.fr
Télécharger le manuel : https://forge.apps.education.fr/drane-ile-de-france/les-manuels-libres/enseignement-scientifique-premiere ou directement le fichier ZIP
Sous réserve des droits de propriété intellectuelle de tiers, les contenus de ce site sont proposés dans le cadre du droit Français sous licence CC BY-NC-SA 4.0